激光沉积成形用超声振动系统的研制.pdf

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1、设计与研究Des啪andR嗍激光沉积成形用超声振动系统的研制钦兰云①②王维①②杨光①卞宏友①(①沈阳航空航天大学机电工程学院，辽宁沈阳110136；②沈阳工业大学机械工程学院，辽宁沈阳110870)摘要：为了细化晶粒、均匀组织成分，将超声振动引入激光沉积成形系统中。．针对沉积系统的结构特点，设计了超声振动系统，对其中的超声电源和换能器进行了选择，并对超声变幅杆进行了设计和计算；然后测试了系统性能。并采用工艺试验验证其效果；从试验试件的宏观形貌、内部组织两方面，分析了超声振动对沉积层组织的影响。结果

2、表明施加超声作用后沉积层单道沉积高度变小，原本较长的枝晶被振动的各种效应打碎。晶粒得到细化。关键词：激光沉积成形超声振动换能器变幅杆中图分类号：TG665文献标识码：ADevelopmentofultrasonicvibrationsysteminlasermetaldepositionQINLanyun①②，WANGWei①②，YANGGuang①，BIANHongyou①((~)CollegeofElectromechanicalEngineering，ShenyangAerospaceUni

3、versity，Shenyang110136，CHN；(~)SchoolofMechanicalEngineering，ShenyangUniversityofTechnology，Shenyang110870，CHN)Abstract：UltrasonicvibrationisintroducedtotheLMDprocessestorefinethegrainsizeandimprovemicrostruc—turalhomogeneity．Soultrasonicvibrationsyste

4、misdesignedincludingitsultrasonicpowersupply，transducerandamplitudetransformer．Thentheperformancetestsisconducted．Atlastthepaperap—pliesultrasonicvibrationsystemtofabricatethesampleandanalysesitseffectonitsmacroscopicalap—pearancesandmicrostructurebye

5、xperiments．Theresultsshowedthatthedepositlayersthicknessandthegrainsizechangessmaller，whichshowedthattheultrasonicvibrationmakeconvectionstrongerandlaserbeamenergymorehomogeneous．Inaddition，itcanbreakthelongerdendritetorefinethegrain．Keywords：LaserMet

6、alDeposition；UltrasonicVibration；Transducer；AmplitudeTransformer在钛合金激光快速成形的试验中，成形零件与基领域，逐渐发展到焊接、熔覆等涉及金属熔化凝固的领材结合处以及成形层间易发生翘曲变形甚至开裂，零域J。超声振动是机械振动的一种，是金属凝固过件内部的熔覆层与熔覆层之间或道与道之间容易产生程中改善组织、提高力学性能的有效方法之一，功率超气孔甚至熔合不良缺陷。零件的翘曲变形、开裂将导声波在液态金属中传播时，其高频振动和辐射压力对致成形过

7、程失败，造成人力、物力的损失；零件的内部媒介产生机械作用、热作用、空化作用和声流作用等，缺陷是导致零件失效，零件力学性能降低、使用寿命缩对液态金属结晶过程造成影响，其公认的效果有细化短及安全性不可靠的主要原因¨。因此有必要采取晶粒、组织均匀化、组织净化(去气、除渣、提纯一定措施细化晶粒，优化组织，从而改善合金的力学性等)[8-9]。能。基于以上原因，本文旨在研制激光沉积成形制造目前国内外通过物理场来改善金属凝固组织、减用的超声振动系统，把超声振动引人钛合金激光沉积少内部缺陷、提高力学性能的方法主要

8、有电磁搅拌及成形系统中，以期达到细化晶粒、均匀组织成分、提高超声波处理等手段，这些方法最先应用在传统的铸造沉积层组织的力学性能。辽宁省自然科学基金(201202173)；中航工业产学研专项项目(CXY2011SH16)·50·∥￡⋯O帚等J1超声波振动系统的搭建J=c()(1)式中：P为弹性介质的密度，kg／m；c为弹性介质中的超声波振动系统由超声波发生器(电源)、换能器、变幅杆等部件组成。超声波通过振动的载物台导波速，m／s；A为振动的振幅，mm；为圆频率，OA=2，rad／so